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Le présent brevet a pour objet une vanne électromagnétique pour fluides à toutes pressions,
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comprenant au moins une soupape commandée par un électro-aimant et solidaire d'au moins un piston sur une face duquel le fluide sous pression exerce une force sensiblement égale et opposée à celle qu'il exerce sur la soupape.
Cette vanne est caractérisée par le fait que la soupape estsoumise, d'une part à l'action permanente d'au moins un ressort la maintenant dans une première position quand l'électro-aimant n'est pas excité, et d'autre part, mais seulement lorsque l'électro-aimant est excité, à l'action supplémentai- re d'au moins un ressort antagoniste de façon que l'action résultante des deux ressorts la maintienne dans une seconde position.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem- ple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'in- vention et des variantes.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une première forme d'exécution constituant une vanne à trois voies, l'électro-aimant étant désexcité; la fig. 2 est une coupe semblable partielle de cette forme d'exécution, l'électro-aimant étant excité.
La fig. 3 est une coupe longitudinale par- tielle d'une deuxième forme d'exécution constituant une vanne à deux voies.
La fig. 4 est une vue semblable d'une troi- sième forme d'exécution, constituant une vanne à cinq voies.
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@ La fige 5 est une coupe longitudinale d'une quatrième forme d'exécution comprenant deux soupapes; la fig. 6 en est une coupe partielle illustrant son fonctionnement; la fig. 7 représente en coupe une variante d'un détail.
La vanne à trois voies représentée aux fig.
1 et 2 est constituée par un corps 1 dans lequel se meut verticalement la tige de commande 2 de la soupape à double effet 2a et les pistons compensateurs 3 et 4.
La partie supérieure 8 de la tige 2, de section carrée, coulisse à frottement gras dans un trou de forme cor- respondante ménagé dans la carcasse 6a de l'électro- aimant 6; celui-ci est protégé par un carter 6b. La tige se termine à l'extrémité supérieure par une col- lerette 14 sur laquelle prend appui un-ressort 11 portant un étrier 10 fixé sur l'armature 7 de l'électro- aimant. Elle repose par son extrémité inférieure sur un ressort 9 supporté par la paroi inférieure, percée d'un trou 16, du corps 1.
Le corps 1 présente trois orifices, un ori- fice d'admission A débouchant dans la chambre 17 de la soupape et deux orifices d'échappement B et C si-. tués respectivement de part et d'autre de cette chambre 17 et communiquant avec les cylindres 18 et
19 des pistons, dont l'étanchéité est assurée par des joints circulaires 5. La course de la soupape est plus petite que la course de l'armature, en sorte que,
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lorsque cette dernière est attirée et que la soupape repose sur son siège 13, la collerette 14 est écartée de l'armature d'une distance (fig.2).
Le fonctionnement de la vanne représentée aux fig. 1 et 2 est le suivant :
Lorsque l'électro-aimant n'est pas excité (fig.l), la soupape est appliquée sur son siège 12 et le fluide sous pression est dirigé de A vers B.
L'action du fluide sur la soupape est intégralement compensée par la force qu'il exerce sur le piston 3, de sorte que la force appliquant la soupape sur son siège, est la résultante de la force développée par le ressort 9 et des forces de frottement dues aux joints circulaires.
Quand 1'électro-aimant est excité, la sou- pape est dans sa position inférieure (fig.2). Le fluide sous pression passe de l'orifice A à l'orifice C et son action sur la soupape est détruite, comme précé- demment, par l'action qu'il produit sur le piston 4.
La liaison entre la tige 2 et l'armature 7 étant élas- tique, la force d'attraction magnétique n'intervient pas directement et la force maintenant la soupape sur son siège 13 est la.résultante des forces élastiques antagonistes des deux ressorts et des forces de frot- tement.
On voit que dans les deux états de fonction- nementde la vanne, les forces appliquées à la soupape
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sont uniquement déterminées, si l'on fait abstraction du poids de la tige et de son équipage., par les forces engendrées par les ressorts 9 et 11.
Le gros avantage de cette construction rési- de dans un fonctionnement très doux de la soupape, qui, n'étant pas actionnée par le fluide sous pression, n'est jamais violemment appliquée contre son siège comme dans les constructions usuelles. Il y a lieu de remarquer de plus que même si l'armature est at- tirée très brutalement par l'électro-aimant, la liai- son élastique constituée par le ressort 11 ne trans- met le mouvement de l'armature à la tige que progres- sivement et que, par conséquent, dans ce cas encore,. il n'y a pas de choc nuisible entre soupape et siège,
La vanne à deux voies représentée à la fig.
3 est une variante de celle des fig. 1 et 2 ne compre- nant que deux orifices, l'un d'admission, l'autre d'é- chappement, la soupape n'ayant pour fonction que de laisser le fluide s'écouler ou d'interrompre.'son écoulement.
La fig. 4 représente'une vanne double for- mée de deux vannes semblables à celle des fig. 1 et 2. Cette vanne ne comprend qu'un ressort 15, dont l'action sur chacune des tiges de commande est fonc- tion de l'état de chacun des électro-aimants. Il en résulte que l'on peut faire dépendre les états des deux vannes, par exemple interdire dans la première
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le passage du fluide de A1 à B1 lorsque dans la se- conde il passe de A2 à C2.
La vanne représentée à la fig. 5 se diffé- rencie des précédentes par le fait qu'elle comprend deux soupapes 2a disposées parallèlement et soumises chacune à l'action permanente d'un ressort 9 et par le fait que ces soupapes ne sont soumises, quand l'électro-aimant est excité, à l'action supplémentai- re que d'un seul ressort antagoniste 11 agissant si- multanément sur les deux soupapes par l'intermédiaire d'un palonnier 20 contre les faces inférieure et supérieure duquel prennent appui respectivement deux tétons 21 solidaires des soupapes et la tige de com- mande 2.
Elle en diffère encore par une construction légèrement différente de l'électro-aimant dont l'ar- mature est remplacée par un noyau plongeur magnétique 23 coulissant dans un alésage ménagé dans une saillie 24 du carter 6b qui est vissé sur le corps 1 de la vanne tandis que la tige 2 est guidée axialement dans une armature magnétique 25 sur laquelle est ajustée la bobine 26 de l'électro-aimant, cette armature étant munie d'une embase circulaire 27 fermant ainsi le cir- cuit magnétique de la partie inférieure de l'électro- aimant avec le carter 6b.
De plus, la tension du ressort 11, qui est maintenu dans un trou borgne du noyau 23 par un bou- -chon fileté 28, peut être réglée par déplacement axial de ce bouchon.
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Les deux soupapes sont appliquées contre leurs sièges supérieurs 12 sous les actions respec- tives des deux ressorts 9 quand l'électro-aimant n'est pas excité, et contre leurs sièges inférieurs
13 sous l'action résultante des ressorts 9 et 11 lorsque l'électro-aimant est excité.
Cette vanne comprend cinq orifices dési- gnés respectivement par les lettres A, B, C, D et E.
Si l'on admet que A représente un orifice d'admission quelle que soit la position des soupapes,
B et E des orifices d'admission ou d'évacuation selon que les soupapes sont dans leurs positions supérieure ou inférieure, C et D uniquement des orifices d'évacua- 'tion dans l'une des deux positions des soupapes, on voit qu'il s'établit dans les deux états de la vanne les écoulements suivants : 1. Etat non excité de l'électro-aimant (flèches en traits pleins)
Le fluide s'écoule de A vers B et de E vers D
2.
Etat excité de l'électro-aimant, (flèches en traits interrompus)
Le fluide s'écoule de A vers E et de B vers C
La figure 6 montre que lorsque l'électro- aimant est excité, la collerette 14 de la tige 2 est décollée de la surface du royau 23 lui servant d'appui quand cet électro-aimant n'est pas excité,
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ceci de manière que les soupapes soient maintenues contre leurs sièges inférieurs par l'action résul- tante des ressorts 9 et 11.
La figure 7 représente une variante dans laquelle les joints d'étanchéité annulaires 5 de la figure 1 ont été remplacés par des joints à soufflets.
Il est bien évident que les orifices A à E pourraient être reliés différemment. On pourrait aussi prévoir une canalisation entre C et D.
Il est évident que l'on pourrait envisager un grand nombre d'autres variantes sans sortir du ca- dre de l'invention. Par exemple, au lieu d'utiliser des ressorts travaillant à la compression, on pourrait avoir des ressorts travaillant à la traction. En ou- tre, dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, on pourrait renverser le sens d'écoulement du fluide, c'est-à-dire faire affluer deux fluides différents en
B respectivement en C, ces deux fluides étant alterna- tivement dirigés par la soupape sur l'orifice A. Dans le même ordre d'idées, on pourrait, dans la forme d'exécution représentée à la fig. 5, relier différem- ment les orifices A à E, en particulier prévoir une communication entre les orifices C et D.
On pourrait encore imaginer de mélanger deux ou plusieurs fluides dans des proportions dé- terminées par la position de la soupape et les sec- tions de passage offertes à chacun des fluides. Dans ce cas, il faudrait simplement prévoir que l'armature ne soit pas limitée à occuper deux positions extrêmes
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correspondant à l'excitation et à la non-excitation de l'électro-aimant, mais encore des positions inter- médiaires correspondant au passage dans la bobine de l'électro-aimant de courants d'intensités différentes.
Rien n'empêche en outre de prévoir un se- cond électro-aimant agissant sur le ressort 9 ou sur la face inférieure du piston 3 comme l'électro- aimant supérieur agit sur la face supérieure du pis- ton 4, afin que les deux. positions de la soupape soient commandées par l'excitation de l'un ou de l'autre électro-aimant, solution qui aurait l'avan- tage de permettre la coupure du courant sur les deux électro-aimants lorsque la soupape aurait été placée sur la position choisie et verrouillée par un dispo sitif approprié ; un système d'interrupteur commandé par les équipages mobiles pourrait couper l'excita- tion de la bobine sous tension lorsque l'armature se- rait par exemple en fin de course.